Миллионы «молчащих» синапсов определяют работу памяти
Исследователи считают, что способность мозга формировать новые воспоминания и усваивать информацию во взрослом возрасте зависит от «молчащих» синапсов.
Нейробиологии из Массачусетского технологического института обнаружили, что мозг взрослой мыши содержит миллионы «молчащих» синапсов (контактов между нейронами), расположенных на крошечных структурах, называемых филоподиями. До сих пор считалось, что такие структуры существуют только в детском мозгу, но ученые установили, что около трети всех синапсов в коре головного мозга «молчат».
Исследователи впервые обнаружили молчащие синапсы несколько десятилетий назад в мозгу молодых мышей и других животных. Считается, что на раннем этапе развития эти синапсы помогают мозгу получать огромное количество информации, которая нужна младенцам, чтобы узнать больше об окружающей среде и о том, как взаимодействовать с ней.
Тонкие филоподии с молчащими синапсами, покрывающие дендрита нейрона. Изображение: Dimitra Vardalaki and Mark Harnett, MIT
Исследователи полагали, что у мышей такие «молчащие» структуры пропадают на 12-й день жизни. В своей работе нейробиологии искали в различных частях мозга филоподии - тонкие мембранные выступы, отходящие от дендритов (разветвленных отростков нейронов). Исследование показало, что у взрослых животных в зрительной коре и других частях мозга таких структур в 10 раз больше, чем считалось ранее. Они также обнаружили, что филоподии имеют рецепторы нейротрансмиттеров, называемые рецепторами NMDA, но не рецепторы AMPA.
Активный синапс использует оба этих рецептора, объясняют ученые. При этом NMDA обычно требуют взаимодействия с рецепторами AMPA для передачи сигналов. Это значит, что синапсы, расположенные на филоподии не могут передавать электрический ток, а значит - молчат.
Существование «молчащих» синапсов помогает объяснить, как взрослый мозг способен постоянно формировать новые воспоминания и изучать новые вещи без необходимости модифицировать существующие обычные синапсы, говорят исследователи.
Эти молчащие синапсы ищут новые связи, и когда представляется важная новая информация, связи между соответствующими нейронами укрепляются. Это позволяет мозгу создавать новые воспоминания, не перезаписывая важные воспоминания, хранящиеся в зрелых синапсах, которые труднее изменить.
Димитра Вардалаки, аспирант MIT и соавтор исследования
В настоящее время ученые ищут аналогичные «молчащие» синапсы в мозге взрослого человека.